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試驗裝置采用一臺 %((線數字記錄儀,其最大存取速度為每秒 & &&&個電脈沖信號。數據記錄在與高速數字計算機直接兼容的磁帶上。
試驗中,除燃氣取樣外,其余數據都是用高速數字采集系統錄取的。在給定的測點之間,記錄系統以每秒錄取一次的速度工作。然而,當試驗狀態建立后,記錄速度增加到每秒 %(次,數據記錄時間為 /,然后求出 (次數據的平均值。
燃燒效率的計算公式為
67 85 < &((=>5 ’ %((C
%2*3 4 ( ; )
5 9:7 85 ?@AB3*3
5 5
式中,67、9:7 —
—分別為實際測量的和理論的出口總溫; => ———向冷燃燒室外殼散失的熱量; AB3*3 ———加力燃燒室燃油流量; 5 ———渦輪出口總溫; ?@ —
—燃油低熱值。
加力燃燒室試驗中經常會出現振蕩燃燒,一般為橫向振蕩和縱向振蕩。橫向振蕩壓力的頻率為 D(( E +(((?F;縱向振蕩壓力的頻率為 %(( E <((?F。因此,在加力燃燒室試驗中要經常進行振蕩燃燒查明試驗,沿燃燒室若干個截面安裝無慣性壓力測量儀進行示波。如果截面上的壓力振幅在各個時刻都重合,則發生橫向振蕩燃燒,如不重合便是縱向振蕩燃燒。
加力燃燒室還要進行沿截面上燃油濃度分布的試驗,確定各截面上油氣比;測定穩定器的穩定邊界,測定其壁溫和表面油膜蒸發系數,穩定器流阻試驗研究,以及堵塞比對流阻損失的影響;各種點火方式的試驗研究;噴嘴霧化質量的測定等。
一般可進行扇形段試驗,取 %.&或 %.0扇形段來作為試驗段,雖周向有側壁影響,但仍為三元的。地面臺架加力燃燒室試驗中,在整機上測量流場、性能(加力比、加力溫度和加力耗油 •%%D%•
率)、穩定性、加力燃油調節器與主發動機工作的諸項試驗,測量壁溫、考查加力點火的可靠性等。
三、加力燃燒室性能的臺架燃氣分析法
采用臺架燃氣分析法可以獲得加力燃燒室中的油氣分布、燃燒效率、出口溫度分布,能提供診斷加力燃燒室內燃燒過程的重要數據,從而較可靠的研究加力燃燒室的性能。
進行臺架燃氣分析,應著重解決在加力燃燒室的高溫高速排氣中取樣、自動收集和燃氣分析技術。取樣時應多點取樣,可按等環量或等距分布,以適合表現被測參數的變化規律為原則。取樣應快速,適合臺架開加力試車時間短的要求。取樣應遙控,因開加力時噪聲大、振動,工作人員無法在試車間工作。應采取冷卻措施,防止取樣頭在高溫氣流中燒壞并把高溫燃氣的氧化反應猝熄下來。
燃氣分析技術能精確定量分析出加力燃燒后的燃氣組分,因而它是良好的燃燒診斷工具。這種方法測出的燃燒效率誤差在 "以內,油氣比誤差在 " %以內。燃氣分析能夠提供小加力,部分加力和全加力時的燃燒效率和燃燒溫度,因而能準確評價加力燃燒性能。各個燃油區和各個燃油總管以及各種噴油環,它們對加力燃燒性能的影響都可以由燃氣分析做出定量評價,因此,可以選擇設計上最佳的噴油系統或改進燃油系統的設計,求得最優的燃燒性能。
十字取樣器沿圓周轉動取樣,從而可獲得整個截面上的燃油分布,特別是能找出靠近機匣壁的局部富油區。由此可采取措施,改善壁溫。
對于某型發動機加力燃燒室,在距離其噴口截面 &’’((處取樣
可以看出:在化學計量的油氣比 )為 ’ ’*+附近, ,-有明顯增加,而 -&幾乎近于零。由于缺氧, ,-&的量值不再增加,相對應的燃燒效率 ./)在該處明顯下降。燃氣溫度隨油氣比增加而上升,在 ’ ’*+附近也達到最高值。
四、加力燃燒室高空艙試驗
加力燃燒室經過扇形段和地面臺架的全尺寸試驗之后,應進行全尺寸加力燃燒室高空艙試驗。由模擬試驗器給加力燃燒室供氣,并降低壓力宋模擬各高空飛行狀態加力進口參數。因此,所試驗的加力燃燒室具有和發動機上的加力燃燒室相同的壓力、溫度和空氣速度,只是不能完全模擬發動機上的旋流影響。由于不使用發動機,因此,可提前進行全尺寸加力燃燒室單獨的高空艙調試。
在加力燃燒室設計研制中,高空艙試驗是加力燃燒室的必要試驗。
"試驗內容
加力燃燒室高空艙試驗用于檢驗和調試加力燃燒室部件,使其達到規定的各項技術要求。目的是調整并確定接通加力的工作邊界,穩定燃燒工作邊界、加力燃燒室流場和燃油濃度場、燃燒效率、燃燒的聲學特性、加力筒體和噴口調節片壁溫、火焰穩定器及其支承壁溫等,作為修改設計的依據。
具體試驗包括:
"加力燃燒室的工作接通和切斷。
•""0&•
加力燃燒室的高空性能和結構可靠性。
"加力燃燒室穩定工作邊界。
在接通加力燃燒室工作的試驗中,模擬高空各狀態的點火是非常重要的試驗,應根據不同的點火方式,確定最佳供油點火和噴口協動的參數。
對熱射流點火的加力燃燒室,主要確定燃油計量器供油壓力幅值、脈沖起始和間斷時間、接通離心噴嘴的位置以及供油特性;確定火焰檢測器的冷卻氣量和設定離子電流門檻值以及噴口面積收放時間特性。
對預燃式點火器點火的加力燃燒室,通過試驗確定噴口調節片張開、電嘴供電、點火器供油和總管供油的匹配。
采用高能電嘴直接點火的加力燃燒室,應試驗確定高能電嘴供電、總管供油和噴口變化的關系,驗證臺架試驗、二元試驗的結果,確定電嘴火花能量和頻率、穩定器后點火區域回流結構和噴嘴后的濃度場分布。
對于催化點火的加力燃燒室,應調試點火器供油時間、文氏管處和外圈點火加力噴嘴環的供油特性、催化點火器位置及供油與噴口動作關系。對于加力燃燒室高空性能試驗,主要確定各高空狀態小加力、部分加力、全加力的加力比和燃燒效率,此時加力燃燒室處于最大熱負荷,熱應力亦大。
一般渦噴發動機,采用 形火焰穩定器的加力燃燒室,點火油氣比為 "" %""&;對于渦扇發動機有外涵通道,當接通、切斷或改變加力比時,所產生的壓力脈動,就會從外涵道逆流向前傳到風扇,并影響壓氣機,較大的壓力脈動會激起風扇和壓氣機的失速、喘振,危及發動機安全。因此,要求渦扇發動機加力燃燒室有很小的點火油氣比, ’()不大于 " ""&下點燃而不產生過大的壓力突升,這即是所謂的加力燃燒室軟點火。加力供油轉換和切斷加力時亦應確保不產 *牛大的壓力脈動。
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飛機檢測與維修實用手冊 4(27)